CN104139592A - 一种无底涂剂的bopp预涂基膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无底涂剂的BOPP预涂基膜及其制备方法，BOPP预涂基膜包括功能层、芯层和下表层，所述芯层和下表层均为均聚聚丙烯层，所述功能层为由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯。三层经挤出机三层结构的模头挤出、固化成型、高低温相间纵向拉伸与横向拉伸后得到张力为4.5～45kg、功能层厚度为1.7～2μm的BOPP预涂基膜。本发明的无底涂BOPP预涂基膜不需要电晕和底涂处理，而直接在功能层上表面涂覆EVA即可得到预涂膜。从而提高预涂线速度、节省了预涂膜所需的底涂剂和烘箱设备，并使下游加工工艺更加环保，成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜加工技术领域，具体地涉及一种无底涂剂的BOPP预涂基膜及其制备方法。
背景技术
印刷覆膜行业主要有溶剂型即涂膜、水性即涂膜和预涂膜三种工艺，其中溶剂型即涂膜因污染大且在生产过程中易发生火灾已经逐渐淘汰；水性即涂膜符合环保要求，覆膜强度高，但是在烘干过程中需要消耗大量的热能，同时受水分挥发速度限制其复合速度，且在复合过程中易产生气泡。而预涂膜由于不需黏合剂、加热干燥系统，大大简化了覆膜程序，且操作十分方便，生产灵活性大，同时无溶剂气味，无环境污染，更重要是能完全避免气泡、脱层等覆膜缺陷，其成品透明度极高等优点。所以预涂膜的市场前景是广阔的，取代即涂技术成为主流趋势也是必然的。目前欧美国家已经宣布禁止使用即涂膜，改为预涂膜。
目前国内的预涂膜产品都是普通的EVA 型预涂膜，对于低速手工覆膜工艺以及不需进行轧线、凹凸处理的产品，普通预涂膜可以满足要求。但对于使用日益广泛的全自动高速覆膜工艺，以及覆后进行轧线、凹凸处理的产品，普通预涂膜会表现出起泡、脱层等质量问题，严重影响覆膜的成品率及工作效率。
另外，目前的预涂膜多使用底涂剂，其生产成本包括BOPP等基材、水性涂布液、EVA或LDPE、能耗和设备，工艺相对复杂，且生产中需要臭氧发生器和电晕，臭氧对设备及操作人员的伤害也无法避免。
发明内容
本发明的目的在于针对预涂膜现有技术的不足和从成本上提高未来预涂膜的竞争优势，本发明提供一种无底涂剂BOPP预涂基膜及其制备方法，这种制备方法安全可靠，可降低下游厂家加工成本和对环境的污染。
为实现上述目的本发明采取了以下技术方案：
一种无底涂剂的BOPP预涂基膜，包括功能层、芯层和下表层，所述芯层和下表层均为均聚聚丙烯层，所述功能层为由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯；所述低密度聚乙烯的密度为 0.9－0.91g/cm3、熔融温度小于130℃、熔融指数为在温度230℃、压力2160g条件下为3.6－4.2g/10min。
进一步，所述BOPP预涂基膜的张力为4.5～45kg。
本发明的另一个技术方案是提供一种上述的无底涂剂的BOPP预涂基膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层、芯层和下表层的材料分别加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到70～80μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.6～4.8倍；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸8～9倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的功能层厚度为1.7～2μm。
进一步，所述步骤（2）中固化成型是将功能层通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上进行固化成型的。
进一步，所述步骤（3）中高低温相间纵拉辊温控是指与下表层接触的钢辊的温控范围为130℃～138℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为80℃～88℃。
进一步，所述步骤（4）中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
本发明中作为芯层与下表层材料的均聚聚丙烯中还可以含有薄膜生产中常用的合适量的抗静电母料或防粘母料，以提高BOPP预涂基膜的抗静电、防粘性能。
本发明的制备的BOPP预涂基膜作为预涂膜的基材，然后再在BOPP预涂膜的功能层的表面涂覆EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）熔体，制成预涂膜。故在制作预涂膜时不需要对BOPP预涂基膜进行电晕和底涂处理，且生产中也不需要臭氧发生器和电晕处理，故可避免臭氧对设备及操作人员的伤害。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备的BOPP预涂基膜的收卷张力为4.5～45kg，可有效控制无底涂剂BOPP预涂基膜收卷时产生的卷曲、折皱等现象。
2、本发明以均聚聚丙烯和线型低密度聚乙烯为原料，通过共挤、铸片、纵拉、横拉和收卷制得BOPP预涂基膜，其不需要电晕处理和底涂，直接在其功能层的表面涂覆EVA熔体即得预涂膜，从而提高了下游预涂线速度，并节约预涂膜所需的底涂剂和烘箱设备成本，加工工艺、产品及该产品的后续加工更加环保。
3、本发明的BOPP预涂基膜中功能层是采用由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯构成，其密度为 0.9－0.91g/cm3、熔融温度小于130℃、熔融指数为在温度230℃、压力2160g条件下为3.6－4.2g/10min。；该线型低密度聚乙烯不仅可用于共挤，其与EVA粘合也能得到较大的剥离力值。
4、本发明的BOPP预涂基膜将由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯作为功能层即为上表层，均聚聚丙烯作为芯层和下表层；然后通过三层结构的模头共挤挤出功能层、芯层与下表层，从而可有效解决线型低密度聚乙烯与均聚聚丙烯的粘结力值小的问题。
5、本发明将共挤出的熔融态片材中的功能层厚度控制在70～80μm，可降低由于功能层与另外两层因堆积密度不同而造成的厚度偏差。
6、本发明将功能层通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃冷辊面铸片，可解决熔融温度较低的线型低密度聚乙烯在气刀气压下流动产生的厚度不均的问题；并且与冷辊面接触可快速固化线型低密度聚乙烯。
7、本发明的纵向拉伸采用高低温相间温控，下表层的均聚聚丙烯层接触钢辊，其温控范围130℃～138℃，上表层的功能层接触特氟龙辊，其温控范围80℃～88℃，从而可兼顾无底涂剂BOPP预涂基膜的纵向机械性能和解决线型低密度聚乙烯层的粘辊发花问题。
8、横向拉伸后功能层的厚度为1.7～2μm，可兼顾无底涂剂BOPP预涂基膜的横向机械性能和厚度均匀性的问题。
具体实施方式
以下所述的实施方案，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。
下面实施例中BOPP预涂基膜的芯层和下表层的材料为均聚聚丙烯，其功能层（即上表层）的材料由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯，线型低密度聚乙烯的密度为 0.9－0.91g/cm3、熔融温度小于130℃、熔融指数为在温度230℃、压力2160g条件下为3.6－4.2g/10min。。
实施例1
芯层和下表层的材料为均聚聚丙烯；功能层材料是由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的熔融温度为98℃、熔融指数为3.8g/min（230℃、2160g）、密度为0.9g/cm3的线型低密度聚乙烯；
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层的线型低密度聚乙烯、构成芯层和下表层的均聚聚丙烯分别称重加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出，在模头唇口形成熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到70μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型，其中功能层是通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.6倍；其中下表层接触的钢辊的温控范围为130℃℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为80℃℃；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸8倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的功能层厚度为1.7μm；其中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
（5）对冷却后的BOPP预涂基膜进行收卷，收卷张力为4.5kg。
实施例2
芯层为均聚聚丙烯和抗静电母料，下表层为均聚聚丙烯和防粘母料，功能层是由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯，线型低密度聚乙烯的熔融温度98℃、熔融指数3.8g/min（230℃、2160g）、密度0.91g/cm3。
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层的线型低密度聚乙烯、构成芯层和下表层的均聚聚丙烯分别称重加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出，在模头唇口形成熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到80μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型，其中功能层是通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.8倍；其中下表层接触的钢辊的温控范围为138℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为88℃；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸9倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的功能层厚度为2μm；其中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
（5）对冷却后的BOPP预涂基膜进行收卷，收卷张力为45kg。
预涂基膜主要性能如表1。
实施例3
均聚聚丙烯作为芯层和下表层，由乙烯和高级α烯烃共聚合而成线型低密度聚乙烯作为上表层即功能层，线型低密度聚乙烯的熔融温度113℃、熔融指数3.6g/min（230℃、2160g）、密度0.907g/cm3。
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层的线型低密度聚乙烯、构成芯层和下表层的均聚聚丙烯分别称重加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出，在模头唇口形成熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到74μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型，其中功能层是通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.7倍；其中下表层接触的钢辊的温控范围为134℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为85℃；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸8.2倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的功能层厚度为1.8μm；其中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
（5）对冷却后的BOPP预涂基膜进行收卷，收卷张力为15kg。
预涂基膜的主要性能如表1。
实施例4
均聚聚丙烯作为芯层和下表层，两种不同性能的线型低密度聚乙烯按SP0：SP1=4：1比例混合后作为上表层即功能层，其中80%SP0的熔融温度113℃、熔融指数3.6g/min（230℃、2160g）、密度0.907g/cm3；20%SP1的熔融温度98℃、熔融指数4.2g/min（230℃、2160g）、密度0.903g/cm3。
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层的线型低密度聚乙烯、构成芯层和下表层的均聚聚丙烯分别称重加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出，在模头唇口形成熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到77μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型，其中功能层是通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.8倍；其中下表层接触的钢辊的温控范围为136℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为86℃；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸8.7倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的功能层厚度为1.9μm；其中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
（5）对冷却后的BOPP预涂基膜进行收卷，收卷张力为30kg。
预涂基膜的主要性能如表1。
对比例：
选目前市场常用的苏州昆岭生产的普通EVA 型预涂基膜作为对比例。
分别按照相关标准检测实施例2－4与对比例中的预涂基膜的拉伸强度、与EVA覆合后的剥离强度、雾度和热收缩等性能，其检测标准与数据如下表1所示：
从上表1可看出，本发明通过三层结构的模头共挤制备的预涂基膜，提高了各层之间的粘结力，从而提高了预涂基膜的拉伸强度，实施例2－3的拉伸强度明显优于对比例。另外预涂基膜作为预涂膜的基材涂覆EVA熔体后与EVA后的剥离强度达到1.4-1.7N/15mm，明显比对比例0.4 N/15mm高出3-4倍。
另外，本发明的预涂基膜在制作预涂膜时不需要对BOPP预涂基膜进行电晕和底涂处理；且生产中也不需要臭氧发生器和电晕处理，故可避免臭氧对设备及操作人员的伤害。
以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种无底涂剂的BOPP预涂基膜，其特征在于：包括功能层、芯层和下表层，所述芯层和下表层均为均聚聚丙烯层，所述功能层为由乙烯和高级α烯烃共聚合而成的线型低密度聚乙烯；所述低密度聚乙烯的密度为 0.9－0.91g/cm3、熔融温度小于130℃、熔融指数为在温度230℃、压力2160g条件下为3.6－4.2g/10min。
2.根据权利要求1所述的无底涂剂的BOPP预涂基膜，其特征在于：所述BOPP预涂基膜的张力为4.5～45kg。
3.一种如权利要求1－2任一项所述的无底涂剂的BOPP预涂基膜的制备方法：其特征在于：包括以下步骤：
（1）按各层的厚度要求，将构成功能层、芯层和下表层的材料分别加入三台挤出机中，通过三层结构的模头共挤挤出熔融态片材，使熔融态片材中的功能层厚度达到70～80μm；
（2）将挤出的熔融态片材通过气刀风压和冷辊进行固化成型；
（3）将固化成型的片材送入纵向拉伸机中采用高低温相间纵拉辊温控，实现纵向拉伸4.6～4.8倍；
（4）将纵向拉伸机出口的片材再送入横向拉伸机中，通过预热、拉伸、定型和冷却实现横向拉伸8～9倍得BOPP预涂基膜，BOPP预涂基膜中的层厚度为1.7～2μm。
4.根据权利要求3所述的制备方法：其特征在于：所述步骤（2）中固化成型是将功能层通过气刀风压将其背于气刀贴附在25℃的冷辊面铸片上进行固化成型的。
5.根据权利要求3所述的制备方法：其特征在于：所述步骤（3）中高低温相间纵拉辊温控是指与下表层接触的钢辊的温控范围为130℃～138℃；与功能层接触的特氟龙辊的温控范围为80℃～88℃。
6.根据权利要求3所述的制备方法：其特征在于：所述步骤（4）中横向拉伸机中的预热段有5区，其温度为175℃～180℃；拉伸段有5区，其温度为153℃；定型段有5区，其温度为158℃；冷却段有2区，其是通过自然风进行冷却的。
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